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摘要
锂离子电池自上世纪90年代商品化以来,在小型便携设备上的应用己经取得了巨大的成功,但是,以动力电池和储能电池为重大应用需求的下一代锂离子电池,在满足安全、环保、成本、寿命等基本条件下,要求具有更高的能量密度和快速充放电能力。目前己广泛应用的锂离子电池正极材料主要包括层状的钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（Li2MnO4）、橄榄石型结构磷酸铁锂（LiFePO4）,比容量均在170mAh/g以下,相对于稳定在350mAh/g以上的碳负极来说,正极材料的低能量密度己成为进一步提高锂离子电池能量密度的瓶颈,亟需开发更高容量的新型正极材料。美国能源部对下一代锂离子动力电池的能量密度要求达到300 Wh/kg,几乎是目前实际应用的锂离子电池能量密度的2倍以上。正极材料是锂离子电池技术的核心和关键,决定了锂离子电池的性能和成本。本报告将新型非经典结晶理论与方法应用于正极材料制备和组装过程。基于温度场、压力场、溶剂场等改变金属离子溶剂化效应,建立面向应用的高能量密度锂离子电池正极材料设计方法与规模化制备新技术。本报告着重从提升正极材料的比容量和工作电压两方面介绍高镍三元材料、富锂锰基材料和高电位镍锰酸锂等高比能量正极材料的介尺度结构设计、制备与性能调控研发进展,为将它们应用于下一代锂离子电池提供理论基础与实验依据。
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